采空區(qū)500 kV輸電線路桿塔傾斜的分析

徐世東

（國網(wǎng)山西省電力公司送變電工程有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

煤炭作為18世紀(jì)以來人類使用的主要能源之一，被稱為“黑色的金子”。煤炭的開發(fā)和利用，對國家、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重大意義，然而，煤炭開采后形成的采空區(qū)，會對位于其上方和附近的輸電線路產(chǎn)生多種不良影響，其中以桿塔傾斜最為常見。桿塔傾斜后，可引起桿塔構(gòu)件變形、撕裂，導(dǎo)地線間距變化，甚至斷串?dāng)嗑€事故。山西擁有6大煤田，是煤炭開采大省。煤炭的不斷開采，使得處于采空區(qū)的輸電線路越來越多。因此，測量、分析并正確判斷位于采空區(qū)的輸電線路桿塔傾斜情況，對于采空區(qū)各項危害的預(yù)防和處理，顯得尤為重要。

1 現(xiàn)場情況分析

1.1 輸電線路與采空區(qū)基本情況

500 kV會晉一、二線共穿越山西省晉城市陽城縣、沁水縣、高平市3個行政區(qū)域，途經(jīng)地點均位于山西省最大的煤田——沁水煤田之上。因此，該線路在設(shè)計建設(shè)時，就對位于煤礦采空區(qū)及未來可能開采區(qū)域的上的桿塔使用了大板式基礎(chǔ)。同時，運維班組與當(dāng)?shù)馗鱾€煤礦單位都建立了聯(lián)系，確保與其溝通常態(tài)化，并在巡視中對桿塔狀態(tài)進(jìn)行密切關(guān)注。

2017年3月，運維班組在與煤礦單位例行聯(lián)系時，煤礦單位表示，在5月份開采活動中，會涉及會晉一線96號（耐張塔）桿塔所在位置，提醒運維班組加強關(guān)注。此次開采活動采深210 m，采厚2.2 m（為提高對輸電線路的保護(hù)，在桿塔所在區(qū)域?qū)⒉珊裼稍? m降至2.2 m），采深采厚比95.5。

采深是指開采煤層距地表的垂直距離。隨著采深的增加，地表各項變形值減小。采厚是指所開采煤層的厚度。采厚愈小，所形成的采空區(qū)愈薄，上方巖層的變形與塌陷值愈小，對地表的影響也愈??；反之，對地表的影響愈大。采深與采厚對地表的影響是相對的，因此在考量采空區(qū)對地表的影響時引入采深采厚比作為衡量對地表地質(zhì)變形影響的主要指標(biāo)之一。采深采厚比愈大，對地表影響愈小。一般來說，采深采厚比在100以上時，對輸電線路的影響不會造成嚴(yán)重后果[1]。

1.2 桿塔傾斜情況及分析

2017年7月20日，運維班組對會晉一線采空區(qū)線路進(jìn)行特殊巡視時發(fā)現(xiàn)會晉一線95號（直線塔）桿塔三相絕緣子串向小號側(cè)方向偏移約350 mm；會晉一線96號（耐張塔）D腿外側(cè)約0.5 m處地表出現(xiàn)裂縫，裂縫長度約25 m，寬度約200 mm，；會晉一線97號（直線塔）桿塔三相絕緣子串向小號側(cè)偏移約800 mm，且地線線夾向小號側(cè)偏移約150 mm，地線向小號側(cè)方向脫出線夾約450 mm。

運維班組立刻以會晉一線96號為中心，使用儀器對該桿塔及其大號側(cè)方向的2基和小號側(cè)方向的2基桿塔進(jìn)行了傾斜測量。測量結(jié)果顯示，會晉一線94號、95號、98號（均為直線塔）桿塔無傾斜現(xiàn)象，會晉一線96號、97號桿塔均向小號側(cè)傾斜。具體測量結(jié)果見表1。

會晉一線96號為耐張塔，會晉一線95號、97號為直線塔，但只有96號和97號發(fā)生了傾斜。按照一般情況，會認(rèn)為是由于會晉一線96號和97號的基礎(chǔ)發(fā)生沉降導(dǎo)致了其向小號側(cè)傾斜；但只通過桿塔傾斜數(shù)據(jù)就下結(jié)論是不可取的。必須經(jīng)過基礎(chǔ)找平后，再結(jié)合線路實際情況，才能做出綜合分析，做出正確判斷。

接下來，運維班組對會晉一線94—98號進(jìn)行了基礎(chǔ)找平。結(jié)果顯示，會晉一線94號、95號、98號基礎(chǔ)無明顯變化，96號及97號基礎(chǔ)找平值異常。具體測量結(jié)果見表2。

表1 桿塔傾斜測量數(shù)據(jù)

表2 96、97號桿塔基礎(chǔ)找平值

通過表2可以看出，如果按照會晉一線97號的基礎(chǔ)找平值分析，該桿塔本應(yīng)向大號側(cè)傾斜，但其反而向小號側(cè)傾斜。結(jié)合會晉一線97號的地線線夾向小號側(cè)偏移、地線向小號側(cè)脫出可以推斷出，會晉一線97號桿塔向小號側(cè)傾斜，是由于會晉一線96號桿塔傾斜后對其的牽拉作用所致。

會晉一線94號、95號和98號桿塔均未受到影響，分析其原因為會晉一線96號桿塔向小號側(cè)傾斜后，整個耐張段的拉力變得不平衡，其小號側(cè)的直線塔勢必會受到其小號側(cè)耐張塔（會晉一線89號）的牽拉，但由于其小號側(cè)耐張段桿塔數(shù)量較多、檔距充足，可以較好地緩解導(dǎo)地線的拉力。至于會晉一線98號未受到影響的原因，則是由于會晉一線97號與98號間的檔距達(dá)744 m（會晉一線96號與97號間的檔距僅有485 m），同樣較好地緩解了導(dǎo)地線的拉力。

2 處理與防范措施

2.1 處理措施

優(yōu)先選擇對會晉一線96號進(jìn)行桿塔扶正。但一般情況下，桿塔扶正需要在停電狀態(tài)下進(jìn)行。而在非緊急情況下，停電檢修的報批和執(zhí)行需要時間。結(jié)合實際情況分析，由于該線路的光纖復(fù)合架空地線OPGW（optical fiber composite overhead ground wire）采用預(yù)絞式金具固定，無法像地線一樣在受到較大拉力后可以脫出線夾，因此OPGW及其金具承受的拉力很大，可能造成金具損壞、地線支架變形甚至OPGW斷線。因此，第一要務(wù)是對相關(guān)桿塔的OPGW進(jìn)行調(diào)整，以緩解OPGW及其金具受到的拉力。

2.2 防范措施

2.2.1 結(jié)合采深采厚比及地質(zhì)情況判斷巡視與監(jiān)測強度

會晉一線96號下方采空區(qū)的采深采厚比為95.5，已接近理論上不會造成較嚴(yán)重后果的數(shù)值100，但其基礎(chǔ)下沉卻較為嚴(yán)重。結(jié)合現(xiàn)場實際情況來看，會晉一線96號的壓覆區(qū)屬于黃土丘陵，地質(zhì)松軟，所以基礎(chǔ)更易發(fā)生沉降，導(dǎo)致桿塔傾斜。因此，在預(yù)判采空區(qū)對桿塔的影響時，不僅應(yīng)參考采深采厚比，還應(yīng)根據(jù)實際地形地質(zhì)進(jìn)行綜合判斷。對于所處位置采深采厚比在100左右甚至以上的輸電線路，如果地形地質(zhì)易導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降，也應(yīng)加強巡視與監(jiān)測。

2.2.2 采空區(qū)耐張塔的設(shè)置

由于耐張塔發(fā)生問題對輸電線路往往會有“牽一發(fā)而動全身”的效果，在輸電線路設(shè)計時，耐張塔的設(shè)置應(yīng)盡可能避讓開采區(qū)域，以確保線路安全。若實在無法避開，應(yīng)選擇采空時間較長、相對穩(wěn)定的、尤其是3 a以上的老采空區(qū)作為桿塔位置[2]。